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JP2007142614A - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム及び情報記録媒体 - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、プログラム及び情報記録媒体 Download PDF

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JP2007142614A JP2005330990A JP2005330990A JP2007142614A JP 2007142614 A JP2007142614 A JP 2007142614A JP 2005330990 A JP2005330990 A JP 2005330990A JP 2005330990 A JP2005330990 A JP 2005330990A JP 2007142614 A JP2007142614 A JP 2007142614A
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卓 児玉
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】動画像の符号化データの復号処理において、コマ落ちを避けつつ、できるだけ高画質の画像データを生成する。
【解決手段】動画像の各フレームについて、制御部104は復号処理部102に対し解像度レベル、プリシンクト、コンポーネント、レイヤーの各属性により復号条件を指定し、復号処理部102でその復号条件によって決まる範囲の符号を対象とした復号処理を実行する。この復号処理に要した時間が設定時間以上ならば復号画像データを出力するが、復号処理時間が設定時間未満ならば、制御部104は復号対象の符号範囲を拡大した復号条件を再指定し、復号処理部102でより高画質の復号画像データを生成するための復号処理を実行する。
【選択図】図6

Description

本発明は、動画像を符号化する装置及び方法、並びに、符号化された動画像を復号する装置及び方法に関する。
特許文献1に、各フレームがJPEG2000で符号化された動画像の通常速度再生又はスロー再生を行うが、例えば3デコンポジションレベルのサブバンド分割が行われた符号化データに対し、スロー再生時にはデコンポジションレベル2,3のサブバンドの符号のみを復号し、通常速度再生時には、より高い周波数成分(より高い解像度成分)を含む全デコンポジションレベルの符号を復号する構成の画像処理装置が記載されている。
また、特許文献1に、各フレームがJPEG2000で符号化された動画像を高速再生する場合に、飛び飛びのフレームについて低周波成分(低解像度成分)から高周波数成分(高解像度成分)までの符号列を復号し、それ以外のフレームに対して低周波数成分の符号だけを復号し、上記飛び飛びのフレームの間隔を再生速度が高速になるほど増加させる構成の画像再生装置が記載されている。
特開2004−129217号公報 特開2003−338995号公報
現在、動画像の符号化方式として、各フレームをJPEG2000で階層的に符号化するMotion−JPEG2000が普及し始めているが、JPEG2000のアルゴリズムの複雑さなどからリアルタイム復号が難しいという問題が指摘されている。そのため、低周波数成分(低解像度成分)の符号のみ復号の対象とすることにより処理能力の不足を補って、リアルタイム復号を実現する手法がとられている。上記特許文献1,2に記載された装置も同様な観点に立つものである。
しかし、上記の従来の手法は、JPEG2000に代表される符号化方式の特徴を十分に活用したものではない。すなわち、JPEG2000などの符号化方式による符号化データは、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりから構成されているが、上記従来の手法は、それら複数の属性中の解像度レベルのみに着目したものと言うことができる。
本発明の目的は、各フレームがJPEG2000などで符号化された動画像を復号する画像処理装置又は方法において、各フレームの符号化データを構成する符号の持つ複数の属性を利用し、復号対象とする符号の範囲のより的確かつ多様な制御を可能にすることにある。
本発明のもう一つの目的は、動画像の各フレームをJPEG2000などで符号化する画像処理装置又は方法において、生成すべき符号の範囲のより的確かつ多様な制御を可能にすることにある。
請求項1記載の発明は、符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を実行するための復号処理手段と、前記復号処理手段を制御するための制御手段とを有し、
前記符号化動画像の各フレーム毎に、前記制御手段は、
(a)前記複数の属性に関する条件1を前記復号処理手段に指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させ、
(b)一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されていないならば当該フレームに対する処理を終了させ、
(c)一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されているならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を前記復号処理手段に対し指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させることを特徴とする画像処理装置である。
請求項2記載の発明は、符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を実行するための復号処理手段と、前記復号処理手段を制御するための制御手段とを有し、
前記符号化動画像の各フレーム毎に、前記制御手段は、
(a)前記複数の属性に関する条件1を前記復号処理手段に指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させ、
(b)前記(a)の復号処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了させ、
(c)前記(a)の復号処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を前記復号処理手段に対し指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させることを特徴とする画像処理装置である。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明に係る画像処理装置であって、前記復号処理手段において、前記(c)の復号処理の際に前記(a)の復号処理により得られたデータを利用することを特徴とする画像処理装置である。
請求項4記載の発明は、動画像の各フレームの画像データに対し、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成する符号化処理を実行するための符号化処理手段と、前記符号化処理手段を制御するための制御手段とを有し、
前記動画像の各フレーム毎に、前記制御手段は、
(a)前記複数の属性に関する条件1を前記符号化処理手段に指定し、前記符号化処理手段によって、当該フレームの画像データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行させ、
(b)前記(a)の符号化処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了させ、
(c)前記(a)の符号化処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を前記符号化処理手段に対し指定し、前記符号化処理手段によって、当該フレームの画像データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行させることを特徴とする画像処理装置である。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明に係る画像処理装置であって、前記符号化処理手段において、前記(c)の符号化処理の際に前記(a)の符号化処理により得られたデータを利用することを特徴とする画像処理装置である。
請求項6記載の発明は、符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を行う画像処理方法であって、
前記符号化動画像の各フレーム毎に、
前記複数の属性に関する条件1を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(a)と、
一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されていないならば当該フレームに対する処理を終了する工程(b)と、
一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されているならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(c)とを含むことを特徴とする画像処理方法である。
請求項7記載の発明は、符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を行う画像処理方法であって、
前記符号化動画像の各フレーム毎に、
前記複数の属性に関する条件1を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(a)と、
前記工程(a)の復号処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了する工程(b)と、
前記工程(a)の復号処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(c)とを含むことを特徴とする画像処理方法である。
請求項8記載の発明は、請求項6又は7記載の発明に係る画像処理方法であって、前記工程(c)の復号処理の際に前記工程(a)の復号処理により得られたデータを利用することを特徴とする画像処理方法である。
請求項9記載の発明は、動画像の各フレームの画像データに対し、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成する符号化処理を行う画像処理方法であって、
前記動画像の各フレーム毎に、
前記複数の属性に関する条件1を指定し、当該フレームの画像データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行する工程(a)と、
前記工程(a)の符号化処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了する工程(b)と、
前記工程(a)の符号化処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を指定し、当該フレームの画像データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行する工程(c)とを含むことを特徴とする画像処理方法である。
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明に係る画像処理方法であって、前記工程(c)の符号化処理の際に前記工程(a)の符号化処理により得られたデータを利用することを特徴とする画像処理方法である。
請求項11記載の発明は、請求項1,2,3,4又は5記載の発明に係る画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラムである。
請求項12記載の発明は、請求項1,2,3,4又は5記載の発明に係る画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラムが記録された、コンピュータが読み取り可能な情報記録媒体である。
(1)請求項1,6記載の発明によれば、一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されない場合(通常フレームレートで動画像を再生する場合)には、1フレーム処理時間内で各フレームの復号処理が確実に終了するような条件1を指定することによって、コマ落ちを生じさせない動画像再生を行わせることができ、一方、一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力された場合には、通常フレームレートでの再生に比べ1フレーム処理時間に余裕があるため、より高画質な復号処理となるような条件2を指定することによって、高画質の動画像再生を行わせることができる。そして、復号対象の符号範囲を、解像度レベル、レイヤー(画質)、コンポーネント、プリシンクト(位置)などの複数の属性を用いて制御できるため、復号処理手段の処理能力などを考慮し、各フレームの復号対象符号範囲を容易に最適化することができる。
(2)請求項2,7記載の発明によれば、動画像の各フレームに対し、条件1に従った1回目の復号処理を実行し、それに要した時間が設定時間未満ならば、より高画質の復号のための条件2に従った2回目の復号処理を実行するため、復号処理に時間のかかるフレームのコマ落ちを防止しつつ、より高画質の動画像再生が可能となる。そして、復号対象の符号範囲を、解像度レベル、レイヤー(画質)、コンポーネント、プリシンクト(位置)などの複数の属性を用いて制御できるため、復号処理手段の処理能力などを考慮し、各フレームの復号対象符号範囲を容易に最適化することができる。
(3)請求項3,8記載の発明によれば、各フレームに対する2回目の復号処理の際に1回目の復号処理により得られたデータを利用することにより、2回目の復号処理における処理量を削減することができる。また、この処理量の削減される分だけ高い画質の条件を指定して2回目の復号処理を実行させ、復号画質を向上させることができる。
(4)請求項4,9記載の発明によれば、動画像の各フレームに対し、条件1に従った1回目の符号化処理を実行し、それに要した時間が設定時間未満ならば、より高画質の符号化の余地があるため、条件2に従った2回目の符号化処理を実行することにより、より高画質の符号化データを生成することができる。換言するならば、符号化処理に要する時間が短いほど、その符号化処理により生成された符号化コードの復号処理に要する時間も短くなるのが通常であるため、符号化処理時間に余裕がないフレームについては復号時にコマ落ちの生じにくいような符号化データを生成し、符号化処理時間に余裕があるフレームについては、より高画質の復号が可能な符号化データを生成することができる。そして、符号化の条件を、解像度レベル、レイヤー(画質)、コンポーネント、プリシンクト(位置)などの複数の属性を用いて制御できるため、符号化処理手段もしくは生成された符号化データを復号化する手段の処理能力などを考慮し、各フレームの符号化の条件を容易に最適化することができる。
(5)請求項5,10記載の発明によれば、各フレームに対する2回目の復号化処理の際に1回目の符号化処理により得られたデータを利用することにより、2回目の符号化処理における処理量を削減することができる。また、この処理量の削減される分だけ高い画質の条件を指定して2回目の符号化処理を実行させ、符号化データをの画質を向上させることができる。
(6)請求項11,12記載の発明によれば、請求項1乃至5記載の発明に係る画像処理装置を、コンピュータを利用し実現することができる。
[JPEG2000の概要]
後記実施形態1においては、動画像の各フレームが独立にJPEG2000によって符号化された符号データの復号処理を行う。また、後記実施形態2においては、動画像の各フレームを独立にJPEG2000によって符号化する処理を行う。そこで、予備的説明として、JPEG2000の概要を説明する。
まず符号化(圧縮)について説明する。原画像の各コンポーネント(色成分)は、必要に応じてタイルと呼ばれる重複しない矩形の領域に分割され(動画像の場合はタイル数=1,つまりタイル分割を行わないのが通常である)、各コンポーネントの各タイルのデータ(例えばRGBデータ)はYCrCb(もしくはYUV)表色系へ変換される。この色空間変換後のデータはコンポーネント別に2次元ウェーブレット変換(順変換)を適用されることにより、周波数帯(サブバンド)に空間分割される。
図1に、デコンポジションレベル数=3の場合の、各デコンポジションレベルにおけるサブバンドを示す。すなわち、図1(a)のタイル画像(0LL)(デコンポジションレベル0)に対して2次元ウェーブレット変換を施すことにより、図1(b)に示すようにデコンポジションレベル1のサブバンド(1LL,1HL,1LH,1HH)が得られる。この階層における低周波成分である1LLサブバンドの係数に対して2次元ウェーブレット変換を施すことより、図1(c)に示すようにデコンポジションレベル2のサブバンド(2LL,2HL,2LH,2HH)が得られる。この階層での低周波成分である2LLサブバンド係数に対し2次元ウェーブレット変換を施すことにより、図1(d)に示すようにデコンポジションレベル3のサブバンド(3LL,3HL,3LH,3HH)が得られる。図1(d)中の各サブバンドに括弧書きされた数字は解像度レベルを示す。
各サブバンドの係数は必要に応じて線形量子化された後、エントロピー符号化される。JPEG2000では、各サブバンド係数はビットプレーンに分解され、また、各サブバンドは重複しないプリシンクトと呼ばれる矩形領域に分割され、各プリシンクトはコードブロックと呼ばれる重複しない矩形領域に分割される。そして、各サブバンドの係数は上位のビットプレーンから下位のビットプレーンへ向かってコードブロック毎に符号化される(より正確には、各ビットプレーンは3つのサブビットプレーン(符号化パス)に分割されて符号化される)。このエントロピー符号化においては、指定した符号化の順番で符号化対象ビットが定められ、対象ビットの周辺ビットからコンテキストが生成され、このコンテキストと対象ビットの確率推定による算術符号化が行われる。
最後に、エントロピー符号をまとめてパケットを生成し、パケットをプログレッションオーダーに従って並べるとともに必要なタグ及びタグ情報を付加することにより、図5に略示するようなフォーマットの1本のコードストリーム(符号化データ)を生成する。コードストリームの先頭と各タイル部の先頭にはメインヘッダ(Main header)及びタイルパートヘッダ(Tile-part header)と呼ばれるタグ情報が付加され、その後に、各タイルの符号列(ビットストリーム)が続く。コードストリームの終端に終了タグ(End of codestream)が置かれる。
画像、タイル、サブバンド、プリシンクト、コードブロックの間には
画像≧タイル>サブバンド≧プリシンクト≧コードブロック
の大小関係がある。
プリシンクトとは、サブバンドの矩形領域で、同じデコンポジションレベルのHL,LH,HHサブバンドの空間的に同じ位置にある3つの領域の組が1つのプリシンクトとして扱われる。ただし、LLサブバンドでは、1つの領域が1つのプリシンクトとして扱われる。プリシンクトのサイズをサブバンドと同じサイズにすることも可能である。前述のように、プリシンクトを分割した矩形領域がコードブロックである。図2にデコンポジションレベル2におけるプリシンクトと、そのコードブロックを例示した。図中のプリシンクトと記された空間的に同じ位置にある3つの領域の組が、1つのプリシンクトとして扱われる。なお、プリシンクトはタイル画像上の特定の矩形領域に対応する。つまり、図2に示す例では、タイル画像は3×3の矩形領域に分割され、その矩形領域がプリシンクトであると言うこともできる。
プリシンクトに含まれる全てのコードブロックの符号の一部(例えば最上位から3ビット目までの3枚のビットプレーンの符号)を取り出して集めたものがパケットである。符号が空(から)のパケットも許される。コードブロックの符号をまとめてパケットを生成し、所望のプログレッション・オーダーに従ってパケットを並べたものが、図5中のビットストリームである。
全てのプリシンクト(つまり、全てのコードブロック、全てのサブバンド)のパケットを集めると、画像全域の符号の一部(例えば、画像全域のウェーブレット係数の最上位のビットプレーンから3枚目までのビットプレーンの符号)ができるが、これがレイヤーである(ただし、必ずしも全てのプリシンクトのパケットをレイヤーに含めなくともよい)。したがって、復号されるレイヤー数が多いほど再生画像の画質は向上する。つまり、レイヤーは画質の単位である。全てのレイヤーを集めると、画像全域の全てのビットプレーンの符号になる。
次にJPEG2000の符号化データの復号(伸長)について説明する。復号の場合、外部より入力したコードストリームに付加されたタグ情報を解釈し、コードストリームを各コンポーネントの各タイルのコードストリームに分解し、その各コンポーネントの各タイルのコードストリーム毎に復号処理を行う。コードストリーム内のタグ情報に基づく順番で復号対象となるビットの位置が定められるとともに、その対象ビット位置の周辺ビット(既に復号済み)の並びからコンテキストが生成される。このコンテキストとコードストリームから確率推定によって復号を行って対象ビットを生成し、それを対象ビットの位置に書き込む。
このようにして得られた各サブバンドの係数は、符号化時に量子化が行われているならば逆量子化された後、2次元逆ウェーブレット変換を施されることにより、各コンポーネントの各タイルのデータが復元される。復元されたデータは、符号化時に色空間変換が行われたならば逆色空間変換変を施され、元の表色系のデータに戻される。
さて、以上に述べたようにJPEG2000の符号単位であるパケットは、
・どのコンポ−ネント(記号C)に属するか、
・どの解像度レベル(記号R)に属するか、
・どのプリシンクト(位置,記号P)に属するか、
・どのレイヤー(画質,記号L)に属するか
という4つの属性を有する。パケットの配列とは、パケットをどの属性の順に階層的に並べるかを意味する。この配列順をプログレッションオーダーと呼ぶ。JPEG2000ではLRCP,RLCP,RPCL,PCRL,CPRLの5通りのプログレッションオーダーが規定されている。
ここで、符号化時にプログレッションオーダーの順にパケットを並べる様子、及び、復号時にプログレッションオーダーの順にパケットの属性を解釈する様子を説明する。
LRCPプログレッションの場合、次に示すネストされたforループ
for(レイヤー){
for(解像度){
for(コンポ−ネント){
for(プリシンクト){
符号化時:パケットを配置
復号時:パケットの属性を解釈




に従ってパケットの配列(符号化時)および解釈(復号時)がなされる。
同様に、RLCPプログレッションの場合、次に示すネストされたforループ
for(解像度){
for(レイヤー){
for(コンポ−ネント){
for(プリシンクト){
符号化時:パケットを配置
復号時:パケットの属性を解釈




に従ってパケットの配列(符号化時)および解釈(復号時)がなされる。
各パケットはパケットヘッダを有し、パケットヘッダには、
・そのパケットが空かどうか
・そのパケットにどのコードブロックが含まれるか
・そのパケットに含まれる各コードブロックのゼロビットプレーン数
・そのパケットに含まれる各コードブロック符号のコーディングパス数(ビットプレーン数)
・そのパケットに含まれる各コードブロックの符号長
が記載されている。
しかし、パケットヘッダには、レイヤー番号や解像度レベル等は一切記載されていない。復号時に、メインヘッダ中のCODマーカに記述されているプログレッションオーダーから上記のようなforループを形成し、そのパケットに含まれる各コードブロックの符号長の和からパケットの切れ目を判別し、各パケットがforループ内のどの位置でハンドリングされたかによって、各パケットがどのレイヤのどの解像度レベルのものか等が分かる。これは、パケットヘッダ中の符号長さえ読み出せば、エントロピー符号自体を復号しなくても、次のパケットを検出できることを意味する。
画像サイズ100×100画素、1タイル、2レイヤー、解像度レベル0〜2、3コンポ−ネント、プリシンクトサイズ32×32とした場合のLRCPプログレッションのパケット配列例を図3に、RPCLプログレッションのパケットの配列例を図4に、それぞれ模式的に示す。
[実施形態1の説明]
図6は、本発明の実施形態1を説明するためのブロック図である。図示のように、本実施形態に係る画像処理装置100は、例えばハードディスク装置などの記憶装置101より動画像の符号化データを取り込んで復号処理し、動画像の各フレームの画像データを生成して不図示のディスプレイ装置などへ出力するものである。取り込まれる動画像の符号化データは、フレーム毎に独立に符号化されたJPEG2000のコードストリームである。
この画像処理装置100は、機能的に大きく分割すると、動画像の符号化データに対する復号処理を実行するための手段である復号処理部102、この復号処理部102の復号データから不図示のディスプレイ装置に出力するためのフレームの画像データを生成する手段である画像生成部103、復号処理部102及び画像生成部103の制御などを行う手段である制御部104から構成される。画像処理装置100は、制御部104に対し、一時停止要求や低フレームレート再生要求の信号を入力する要求信号入力手段105も有する。これら要求は、例えば不図示の操作部を利用者が操作することによって発行される。制御部104には、復号処理部102による動画像の各フレームの復号処理開始時からの経過時間と設定時間との差(以下、残り時間)を計測するための計時手段106が含まれる。ここでは、計時手段106の計測値の最小値は0であり、負値をとることはないものとして説明する。
復号処理部102は、動画像の各フレームの符号化データを読み込む手段である符号入力手段111を含み、また、符号化データに対しJPEG2000のアルゴリズムに従った復号処理を実行するためのタグ処理手段112、エントロピー復号手段113、逆量子化手段114、逆ウェーブレット変換手段115及び及び逆色空間変換手段116を含み、また、入力された符号化データや復号処理の中間データ及び最終データを一時的に記憶するための記憶手段117を含む。この記憶手段117は画像生成部103及び制御部104からもアクセス可能である。
図7は、画像処理装置100の動作説明のためのフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しながら、画像処理装置100の動作を説明する。なお、ここでは符号化データはタイル分割されていない(タイル数=1)ものとする。
step201において、制御部104は、その内部のフレーム番号カウンタの値を0にセットするとともに復号処理部102を初期化する。
step202において、制御部104から復号処理部102に対し、フレーム番号カウンタの値Nに対応したフレーム(最初はフレーム0)の符号化データに対する処理開始が指示される。復号処理部102においては、符号入力手段111により該フレームの符号化データの少なくともメインヘッダ及びタイルパートヘッダを読み込み、タグ処理手段112によりそのヘッダ情報を解析する。この解析により、符号化データの原画像サイズ、タイル分割数、コンポーネント数、解像度レベル数、レイヤー分割数、プリシンクト分割数、パケットのプログレッションオーダーなどが分かる。メインヘッダ又はタイルパートヘッダにパケットヘッダの集合が記録されている場合には、パケットを参照することなく、各パケットの長さや位置なども知ることができる。そして、この解析結果に基づいて入力される符号化データの各符号(パケット)を解像度レベル、レイヤー、コンポーネント、プリシンクトの各属性により分類することができる。このようなヘッダ情報の解析結果及び入力手段111により読み込まれたデータは記憶手段117に一時記憶される。
step203において、制御部104は、記憶手段117上のパケット情報解析結果を参照して、復号対象の符号(パケット)の範囲を定めるための、解像度レベル、レイヤー(画質)、コンポーネント、プリシンクト(位置)の各属性に関する条件(復号条件と呼ぶ)を決定し、それを復号処理部102に指定する。この復号条件の一例を挙げれば、「解像度レベル0,1、コンポーネント0、全プリシンクト、レイヤー0」というような内容である。
step204において、復号処理部102は、復号条件を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する。上記復号条件の例の場合、解像度レベル0,1、コンポーネント0、全プリシンクト、レイヤー0の符号化が復号対象となる。当該フレームの符号データの全ての符号(パケット)がstep202の段階で読み込まれている場合には、直ちに処理を開始できる。符号が全く読み込まれていないか、少なくとも復号対象の符号の一部が読み込まれていないならば、必要な符号を符号入力手段111で読み込み、タグ処理部112でそれら符号を分類して復号処理を実行する。この復号処理は、既に説明したように、エントロピー復号手段113によるエントロピー復号、エントロピー復号により生成された量子化係数(符号化時に量子化されたウェーブレット係数)に対する逆量子化手段114による逆量子化、逆量子化後のウェーブレット係数に対する逆ウェーブレット変換手段115による2次元逆ウェーブレット変換、この2次元逆ウェーブレット変換により生成された各コンポーネントデータに対する逆色空間変換手段116による逆色空間変換からなる。ただし、符号化時に量子化が行われていない符号化データに対しては、逆量子化手段114による逆量子化は行われない。以上の復号処理の中間データ及び最終データは記憶手段117に一時的に記憶される。
step205において、画像生成手段103は記憶手段117に記憶されている当該フレームの復号データからディスプレイ装置へ出力するための画像データを生成する。
step206において、制御部104は、要求入力手段105より一時停止要求又は低フレームレート再生要求の信号が入力されているか否かの判定を行い、それら要求の信号が入力されていない場合には計時手段106の計測値が0であるか否かの判定を行う。一時停止要求又は低フレームレート再生要求の信号が入力されていない場合で、かつ、計時手段106の計測値が0であるならば(残り時間無しの場合、step206,No)、処理の流れをstep210へ移行させる制御を行う。一時停止要求又は低フレームレート再生要求の信号が入力されている場合、あるいは、それら要求の信号が入力されておらず、かつ、計時手段106の計測値が0より大きい場合(残り時間あり、step206,Yes)、処理の流れをstep207へ移行させる制御を行う。
処理の流れがstep210に移行した場合の動作は次の通りである。制御部104は画像生成部103より当該フレームの画像データを出力させ(step210)、フレーム番号カウンタをインクリメントし(step211)、フレーム番号カウンタの値Nが当該動画像の最終フレーム番号を超えたならば(step212,Yes)、当該動画像に対する一連の動作を終了させる。フレーム番号カウンタの値Nが最終フレーム番号を超えていないならば(step212,No)、step202に戻り次のフレームに対する復号処理を開始する。
以下、step206の判定により処理の流れがstep207へ移行した場合の動作について説明する。
step207において、制御部104は、記憶手段117に記憶されているヘッダ情報解析結果を参照し、step203における復号対象となった符号範囲を拡大又は変更し、より高い復号画質を得られるような復号条件を決定し、それを復号処理部102に指定する。例えば、step203の復号対象の符号範囲に含まれなかった、より高い解像度レベル、より下位のレイヤー、さらには復号対象とされていなかったプリシンクトやコンポーネントの符号などを復号対象に含めるような復号条件を再指定する。
step208において、復号処理部102は、指定された復号条件を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する。この復号対象の符号が既に入力済みの場合には復号処理を直ちに実行できる。復号対象の符号の少なくとも一部が未入力の場合には、その未入力の符号を符号入力手段111によって読み込んだ後に復号処理を実行する。なお、復号対象の符号の全てを対象に復号処理を再度実行する態様と、復号対象の符号の中でstep204で復号済みの符号を除いた符号(差分)のみを対象として例えばエントロピー復号まで(又は逆量子化まで)の処理を実行し、これにより得られたウェーブレット係数データとstep204でのエントロピー復号(又は逆量子化)で得られて記憶手段117に記憶されているウェーブレット係数データとを合成し、合成後のウェーブレット係数データに対し、逆量子化(又は2次元逆ウェーブレット変換)以降の処理を行う態様とをとり得る。step204の復号処理のデータを利用する後者の態様によれば、前者の態様に比べ処理量及び処理時間を短縮できる。ただし、後者の態様の場合であっても、エントロピー符号の終端処理の具合によっては、復号対象に追加された下位レイヤーの符号の復号のためには、既に復号済みの上位レイヤーの符号を含めたエントロピー復号が必要となることもある。
このような復号処理が終わると、画像生成手段103において、記憶手段117に記憶されている復号データからディスプレイ装置へ出力するための当該フレームの画像データを生成する(step209)。制御部104は画像生成部103より当該フレームの画像データを出力させ(step210)、フレーム番号カウンタをインクリメントし(step211)、フレーム番号カウンタの値Nが当該動画像の最終フレーム番号を超えたならば(step212,Yes)、一連の動作を終了させる。フレーム番号カウンタの値Nが最終フレーム番号を超えていないならば(step212,No)、step202に戻り次のフレームに対する処理を開始する。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る画像処理装置100によれば、復号処理に時間のかかるフレームに対してはコマ落ちのない復号が可能であり、復号処理時間に余裕がある場合や一時停止要求又は低フレームレート再生要求を受けた場合には復号対象の符号範囲を拡大して、より高画質の復号が可能となる。そして、符号の解像度レベル、レイヤー(画質)、コンポーネント、プリシンクト(位置)の各属性を用いて復号対象の符号の範囲を定めるため、例えば解像度レベルのみによって復号対象の符号を選択するような場合に比べ、復号処理部102の処理能力などを考慮し、step203,207での復号対象符号範囲を容易に最適化することができる。
なお、画像処理装置100は、例えば図10に示すようなCPU501、メモリ502、ハードディスク装置503、ネットワーク・インターフェース504、ディスプレイ装置505、キーボードやマウスのような入力デバイス506などをバス507で接続した構成のコンピュータを利用し、プログラムにより実現することも可能である。すなわち、図6に示す復号処理部102、画像生成部103、制御部104、入力手段105としてコンピュータを機能させるプログラムをメモリ502にロードしCPU501で実行させることにより、コンピュータを画像処理装置100として動作させることができる。符号化動画像は例えばネットワーク・インターフェース504を通じてネットワーク上のサーバなどから取り込まれてメモリ502又はハードディスク装置503に格納され、当該符号化動画像の各フレームの符号化データに対して以上に説明したような処理が実行され、生成された画像データはディスプレイ装置505に動画像として表示される。
このようなプログラム、及び、同プログラムが記録された磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶デバイスなどのコンピュータが読み取り可能な情報記録(記憶)媒体も本発明に包含される。
[実施形態2の説明]
図8は、本発明の実施形態2を説明するためのブロック図である。図示のように、本実施形態に係る画像処理装置300は、例えばハードディスク装置などの記憶装置301より動画像の各フレームの画像データを取り込んで符号化処理し、符号化データを出力するものである。生成される動画像の符号化データは、フレーム毎に独立してJPEG2000のアルゴリズムに従って符号化されたコードストリームである。
この画像処理装置300は、機能的に大きく分割すると、符号化処理を実行するための手段である符号化処理部302、この符号化処理部302により生成される符号化データを外部出力するための手段である符号出力部303、符号化処理部302及び符号出力部303の制御などを行う手段である制御部304から構成される。制御部304には、符号化処理部302による動画像の各フレームの符号化処理開始時からの経過時間と設定時間との差(残り時間)を計測するための計時手段306が含まれる。ここでは、計時手段306の計測値の最小値は0であり、負値をとることはないものとして説明する。
符号化処理部302は、動画像の各フレームの画像データを読み込む手段である画像入力手段311を含み、また、画像データに対しJPEG2000のアルゴリズムに従った符号化処理を実行するための色空間変換手段312、ウェーブレット変換手段313、量子化手段314、エントロピー符号化手段315及び符号形成手段316を含み、また、入力された画像データや符号化処理の中間データ及び最終データを一時的に記憶するための記憶手段317を含む。この記憶手段317は符号出力部303及び制御部304からもアクセス可能である。
図9は、画像処理装置300の動作説明のためのフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しながら、画像処理装置300の動作を説明する。なお、符号化処理において画像データのタイル分割は行わない(タイル数=1)ものとする。
step401において、制御部304は、その内部のフレーム番号カウンタの値を0にセットするとともに符号化処理部302を初期化する。
step402において、制御部304は、解像度レベル、レイヤー(画質)、コンポーネント、プリシンクト(位置)の各属性に関する条件(符号化条件と呼ぶ)を決定し、それを符号化処理部302に指定し、フレーム番号カウンタの値(N)に対応したフレームに対する符号化処理を開始させる。符号化条件の一例を挙げれば、「3解像度レベル中の解像度レベル0,1、4プリシンクト中の全プリシンクト、3コンポーネント中のコンポーネント0,1,2、2レイヤー中のレイヤー0」という内容である(これを符号化条件例1と呼ぶ)。
step403において、符号化処理部302は、画像入力手段311によりフレーム番号Nのフレームの画像データを記憶装置301より読み込み、該画像データに対し制御部304より指定された符号化条件を満たす属性を持つ符号(パケット)の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行する。この符号化処理は、既に説明したように、色空間変換手段312によるフレーム画像データ(例えばRGBデータ)のYCbCrデータへの色空間変換、色空間変換後の各コンポーネントのデータに対するウェーブレット変換手段313による2次元ウェーブレット変換、生成されたウェーブレット係数に対する量子化手段314による量子化(必要な場合)、量子化された(又は量子化されない)ウェーブレット係数に対するエントロピー符号化手段315によるエントロピー符号化、必要なエントロピー符号を集めたパケットを生成し、パケットを所定の順序に並べるとともに必要なヘッダ情報などを付加した符号化データ(コードストリーム)を生成する符号形成手段316による符号形成の各段階からなる。
上記の符号化条件例1が指定された場合、デコンポジションレベル数2(解像度レベル数3)の2次元ウェーブレット変換が行われ、解像度レベル0,1のウェーブレット係数に対し、4つのプリシンクトに分割したレイヤー0に対応したビットプレーンのエントロピー符号化が実行され、符号形成段階で解像度レベル0,1、全プリシンクト、3コンポーネント、レイヤー0のパケットからなる符号化データが形成される。以上の符号化処理の中間データ及び最終的な符号化データ、符号化処理部302の状態などが記憶手段317に一時的に記憶される。
step404において、制御部304は、計時手段306の計測値が0であるか否かの判定を行い、計時手段306の計測値が0であるならば処理の流れをstep407へ移行させる制御を行い、計時手段406の計測値が0より大きい(上記符号化処理に要した時間が設定時間より短い)場合には処理の流れをstep405へ移行させる制御を行う。
処理の流れがstep407に移行した場合の動作は次の通りである。制御部304は符号出力部303によって、記憶手段317に一時的に記憶されている当該フレームの符号化データの出力を行わせ(step407)、フレーム番号カウンタをインクリメントし(step408)、フレーム番号カウンタの値Nが当該動画像の最終フレーム番号を超えたならば(step409,Yes)、一連の動作を終了させる。フレーム番号カウンタの値Nが最終フレーム番号を超えていないならば(step409,No)、step402に戻り次フレームに対する処理に進む。
以下、step404の判定により処理の流れがstep405へ移行した場合の動作について説明する。この場合、当該フレームについては、より高画質となるような符号化条件での符号化を行う余地があるということである。別の言い方をするならば、符号化処理に要する時間が短いほど、その符号化処理により生成された符号化コードの復号処理に要する時間も短くなるのが通常であるので、当該フレームについて、より高画質の復号が可能な符号化データを生成できる余地があるということである。
そこで、step405において、制御部304は、step403の符号化処理により生成された符号化データに比べ、より高画質の符号化データを生成するための符号化条件を符号化処理部302に指定し、符号化処理を開始させる。step406において、符号化処理部406は改めて指定された符号化条件に従った符号化処理を実行する。
例えば、step402で上記符号化条件例1が指定された場合において、step405で、「3解像度レベル中の解像度レベル0,1,2、4プリシンクト中の全プリシンクト、3コンポーネント中のコンポーネント0,1,2、2レイヤー中のレイヤー0,1」という内容の符号化条件(以下、符号化条件例2)が指定されたとする。この場合、符号化条件例2に従った符号化処理全体を画像データに対し再度実行する態様をとることも、記憶手段317に一時的に保存されているstep403の符号化処理時のデータを利用し、必要な処理のみを実行する態様をとることもできる。後者の態様においては、全てのコンポーネントの解像度レベル2のウェーブレット係数は既に得られているので、このウェーブレット係数に対する全ビットプレーンに対するエントロピー符号化を追加実行し、また、解像度レベル0,1のウェーブレット係数に対するレイヤ1に対応したビットプレーンのエントロピー符号化を追加実行し、それにより生成されたエントロピー符号から必要なパケットを追加生成することにより、解像度レベル0,1,2、全プリシンクト、コンポーネント0,1,2、レイヤー0,1の属性を持つ符号からなる符号化データを生成することができる。
このような符号化処理が終わると、制御部304は、符号化出力部303により記憶手段317に記憶されている符号化データを外部出力させる(step407)。次に制御部304はフレーム番号カウンタをインクリメントし(step408)、フレーム番号カウンタの値Nが当該動画像の最終フレーム番号を超えたならば(step409,Yes)、一連の動作を終了させる。フレーム番号カウンタの値Nが最終フレーム番号を超えていないならば(step409,No)、step402に戻り次のフレームに対する処理を開始する。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る画像処理装置300は、1回目の符号化処理が設定時間未満のフレームについては条件を変更して2回目の符号化処理を行うため、より高画質の符号化データを生成することができる。また、符号化処理に要する時間が短いほど、その符号化処理により生成された符号化コードの復号処理に要する時間も短くなるのが通常であるため、符号化処理時間に余裕がないフレームについては復号時にコマ落ちの生じにくいような符号化データを生成し、符号化処理時間に余裕があるフレームについては、より高画質の復号が可能な符号化データを生成することができる。そして、符号化条件を、解像度レベル、レイヤー(画質)、コンポーネント、プリシンクト(位置)の各属性を用いて指定するため、例えば解像度レベルのみによって符号化条件を制御する場合に比べ、符号化処理部302の処理能力などを考慮し、step403,405での符号化条件を容易に最適化することができる。
なお、画像処理装置300は、例えば図10に示すような構成のコンピュータを利用し、プログラムにより実現することも可能である。すなわち、図8に示す符号化処理部302、符号出力部303、制御部304としてコンピュータを機能させるプログラムをメモリ502にロードしCPU501で実行させることにより、コンピュータを画像処理装置300として動作させることができる。動画像の画像データは例えばハードディスク装置503より1フレームずつメモリ502に読み込まれ、以上に説明したような処理が実行され、メモリ502上に生成された符号化データは例えばハードディスク装置503に格納され、必要な時にネットワーク・インターフェース504を介しネットワーク上の他の機器へ送信される。
このようなプログラム、及び、同プログラムが記録された磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶デバイスなどのコンピュータが読み取り可能な情報記録(記憶)媒体も本発明に包含される。
以上、本発明に係る画像処理装置について説明したが、以上の説明は本発明に係る画像処理方法の説明でもあることは明らかである。よって、本発明に係る画像処理方法の説明は繰り返さない。また、以上に説明した実施形態においては符号化方式としてJPEG2000が用いられたが、他の符号化方式を用い得ることは明らかである。
2次元ウェーブレット変換によるサブバンド分割の説明図である。 プリシンクト及びコードブロックの説明図である。 JPEG2000のコードストリームにおけるLRCPプログレッションオーダーによるパケット配列を示す模式図である。 JPEG2000のコードストリームにおけるRLCPプログレッションオーダーによるパケット配列を示す模式図である。 JPEG2000のコードストリームの概略構造を示す図である。 実施形態1に係る画像処理装置のブロック図である。 実施形態1に係る画像処理装置の動作説明のためのフローチャートである。 実施形態2に係る画像処理装置のブロック図である。 実施形態2に係る画像処理装置の動作説明のためのフローチャートである。 コンピュータの一例を示すブロック図である。
符号の説明
100 画像処理装置
102 復号処理部
103 画像生成部
104 制御部
105 一時停止要求/低フレームレート再生要求入力手段
106 計時手段
111 符号入力手段
112 タグ処理手段
113 エントロピー復号手段
114 逆量子化手段
115 逆ウェーブレット変換手段
116 逆色空間変換手段
117 記憶手段
300 画像処理装置
302 符号化処理部
303 符号出力部
304 制御部
306 計時手段
311 画像入力手段
312 色空間変換手段
313 ウェーブレット変換手段
314 量子化手段
315 エントロピー符号化手段
316 符号形成手段
317 記憶手段

Claims (12)

  1. 符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を実行するための復号処理手段と、前記復号処理手段を制御するための制御手段とを有し、
    前記符号化動画像の各フレーム毎に、前記制御手段は、
    (a)前記複数の属性に関する条件1を前記復号処理手段に指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させ、
    (b)一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されていないならば当該フレームに対する処理を終了させ、
    (c)一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されているならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を前記復号処理手段に対し指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させることを特徴とする画像処理装置。
  2. 符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を実行するための復号処理手段と、前記復号処理手段を制御するための制御手段とを有し、
    前記符号化動画像の各フレーム毎に、前記制御手段は、
    (a)前記複数の属性に関する条件1を前記復号処理手段に指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させ、
    (b)前記(a)の復号処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了させ、
    (c)前記(a)の復号処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を前記復号処理手段に対し指定し、前記復号処理手段によって、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行させることを特徴とする画像処理装置。
  3. 前記復号処理手段において、前記(c)の復号処理の際に前記(a)の復号処理により得られたデータを利用することを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理装置。
  4. 動画像の各フレームの画像データに対し、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成する符号化処理を実行するための符号化処理手段と、前記符号化処理手段を制御するための制御手段とを有し、 前記動画像の各フレーム毎に、前記制御手段は、
    (a)前記複数の属性に関する条件1を前記符号化処理手段に指定し、前記符号化処理手段によって、当該フレームの画像データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行させ、
    (b)前記(a)の符号化処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了させ、
    (c)前記(a)の符号化処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を前記符号化処理手段に対し指定し、前記符号化処理手段によって、当該フレームの画像データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行させることを特徴とする画像処理装置。
  5. 前記符号化処理手段において、前記(c)の符号化処理の際に前記(a)の符号化処理により得られたデータを利用することを特徴とする請求項4記載の画像処理装置。
  6. 符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を行う画像処理方法であって、
    前記符号化動画像の各フレーム毎に、
    前記複数の属性に関する条件1を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(a)と、
    一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されていないならば当該フレームに対する処理を終了する工程(b)と、
    一時停止要求又は低フレームレート再生要求が入力されているならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(c)とを含むことを特徴とする画像処理方法。
  7. 符号化動画像の各フレームの、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データに対する復号処理を行う画像処理方法であって、
    前記符号化動画像の各フレーム毎に、
    前記複数の属性に関する条件1を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(a)と、
    前記工程(a)の復号処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了する工程(b)と、
    前記工程(a)の復号処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を指定し、当該フレームの符号化データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号を対象とした復号処理を実行する工程(c)とを含むことを特徴とする画像処理方法。
  8. 前記工程(c)の復号処理の際に前記工程(a)の復号処理により得られたデータを利用することを特徴とする請求項6又は7記載の画像処理方法。
  9. 動画像の各フレームの画像データに対し、解像度レベル、位置、コンポーネント、画質などの複数の属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成する符号化処理を行う画像処理方法であって、
    前記動画像の各フレーム毎に、
    前記複数の属性に関する条件1を指定し、当該フレームの画像データに対し、前記条件1を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行する工程(a)と、
    前記工程(a)の符号化処理に要した時間が設定時間以上ならば当該フレームに対する処理を終了する工程(b)と、
    前記工程(a)の符号化処理に要した時間が設定時間未満ならば、前記条件1と異なる前記複数の属性に関する条件2を指定し、当該フレームの画像データに対し、前記条件2を満たす属性を持つ符号の集まりからなる符号化データを生成するための符号化処理を実行する工程(c)とを含むことを特徴とする画像処理方法。
  10. 前記工程(c)の符号化処理の際に前記工程(a)の符号化処理により得られたデータを利用することを特徴とする請求項9記載の画像処理方法。
  11. 請求項1,2,3,4又は5記載の画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラム。
  12. 請求項1,2,3,4又は5記載の画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラムが記録された、コンピュータが読み取り可能な情報記録媒体。
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